JP6040816B2

JP6040816B2 - Hardness testing machine

Info

Publication number: JP6040816B2
Application number: JP2013056139A
Authority: JP
Inventors: 岩永　幸満; 幸満岩永
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: JP2014181983A

Description

この発明は、試験片の硬さを測定する硬さ試験機に関する。 The present invention relates to a hardness tester that measures the hardness of a test piece.

このような硬さ試験機は、試験片を載置して試験片をＸＹ平面上に位置決めするＸＹステージと、試験片の表面にくぼみを形成するための圧子と、試験位置において圧子を試験片に押し付けることにより圧子に試験力を付与する負荷機構と、試験片の表面に形成されたくぼみを観察するための対物レンズと、対物レンズおよび圧子の何れか一つを試験位置と対向させるように切り替えるターレットとを備えている。そして、試験片の表面に形成されたくぼみの大きさを計測し、そのくぼみの大きさに基づいて試験片の硬さを求める構成となっている（特許文献１参照）。 Such a hardness tester includes an XY stage for placing the test piece and positioning the test piece on the XY plane, an indenter for forming a depression on the surface of the test piece, and the indenter at the test position. A load mechanism that applies a test force to the indenter by pressing it, an objective lens for observing a depression formed on the surface of the test piece, and any one of the objective lens and the indenter to face the test position And a turret to switch. And the magnitude | size of the hollow formed in the surface of a test piece is measured, and it has the structure which calculates | requires the hardness of a test piece based on the magnitude | size of the hollow (refer patent document 1).

このように、硬さ試験機では、試験片に試験力を付与する負荷系の負荷軸と、試験片に形成されたくぼみを観察するための光学系の光軸とを同軸とし、試験片に対して圧子と対物レンズを移動させることで、負荷系と光学系とを切り替える構成が採用されている。 Thus, in the hardness tester, the load axis of the load system that applies test force to the test piece and the optical axis of the optical system for observing the depression formed in the test piece are coaxial, and the test piece is On the other hand, the structure which switches a load system and an optical system by moving an indenter and an objective lens is employ | adopted.

このような硬さ試験機においてビッカース硬さ試験を行うときには、先ず、ステージ上に載置した試験片を低倍率対物レンズにより観察して、試験片の形状検出と圧子を押し付ける試験位置を決めている。そして、決められた試験位置に圧子を押し付ける動作を実行した後に、試験片の表面に形成されたくぼみを、くぼみの大きさの計測に適した倍率の対物レンズにより観察することで、くぼみ計測を実行している。 When performing a Vickers hardness test in such a hardness tester, first, the test piece placed on the stage is observed with a low-magnification objective lens, and the test position for detecting the shape of the test piece and pressing the indenter is determined. Yes. Then, after performing the operation of pressing the indenter to the determined test position, the dent measurement is performed by observing the dent formed on the surface of the test piece with an objective lens having a magnification suitable for measuring the size of the dent. Running.

特許文献１に記載されているように、ターレットを回転させることにより圧子と対物レンズを移動させる場合、圧子の負荷軸の軸心と、各対物レンズの視野中心が一致するように、圧子および対物レンズの位置を調整しておく必要がある。 As described in Patent Document 1, when the indenter and the objective lens are moved by rotating the turret, the indenter and the objective are arranged so that the axis of the load shaft of the indenter matches the field center of each objective lens. It is necessary to adjust the position of the lens.

図１５は、従来の硬さ試験機における、低倍率対物レンズの視野と高倍率対物レンズの視野およびくぼみの中心との位置関係を説明する模式図である。図１５（ａ）は、低倍率対物レンズの視野中心、高倍率対物レンズの視野中心および圧子の負荷軸の軸心が一致するように調整されている状態を示し、図１５（ｂ）は、低倍率対物レンズの視野中心、高倍率対物レンズの視野中心および圧子の負荷軸の軸心が相互にズレている状態を示している。なお、図中の実線で示す円は、低倍率対物レンズの視野範囲を示し、破線で示す円は、高倍率対物レンズの視野範囲を示す。また、図中の正方形は圧子により形成されるくぼみを示し、＋印は低倍率対物レンズの視野中心を示す。 FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the field of view of the low-magnification objective lens, the field of vision of the high-magnification objective lens, and the center of the indentation in a conventional hardness tester. FIG. 15A shows a state in which the field center of the low-magnification objective lens, the field center of the high-magnification objective lens, and the axis of the load axis of the indenter are adjusted to coincide with each other, and FIG. It shows a state in which the center of the field of view of the low magnification objective lens, the center of the field of view of the high magnification objective lens and the axis of the load shaft of the indenter are displaced from each other. In addition, the circle shown with the continuous line in a figure shows the visual field range of a low magnification objective lens, and the circle shown with a broken line shows the visual field range of a high magnification objective lens. Further, the square in the figure indicates a recess formed by the indenter, and the + mark indicates the center of the visual field of the low-magnification objective lens.

圧子および対物レンズの位置調整が不十分であると、例えば、低倍率対物レンズの視野中心を試験位置と決めて圧子を押し付けたとしても、実際に形成されたくぼみの中心は、図１５（ｂ）に示すように低倍率対物レンズの視野中心と一致しないことになる。すなわち、オペレータが本来意図した試験位置に、くぼみが形成されないことになる。日本工業規格におけるビッカース硬さ試験の試験方法（ＪＩＳＺ２２４４）では、くぼみの中心から試験片の縁までの距離に関する規定があり、オペレータが表示装置に表示された低倍率対物レンズを介して得られた試験片の画像を見て、試験規格に規定された条件を満たす位置を試験位置に指定したとしても、低倍率対物レンズの視野中心と圧子の負荷軸の軸心とがズレていると、実際にくぼみが形成された位置は試験規格に規定された条件を満たさなくなり、試験が失敗となる場合もある。 If the position adjustment of the indenter and the objective lens is insufficient, for example, even if the center of the field of view of the low-magnification objective lens is determined as the test position and the indenter is pressed, the center of the indentation actually formed is shown in FIG. ), It does not coincide with the field center of the low-magnification objective lens. That is, no indentation is formed at the test position originally intended by the operator. In the test method (JISZ2244) of the Vickers hardness test in Japanese Industrial Standard, there is a provision regarding the distance from the center of the dent to the edge of the test piece, and the operator obtained it through a low-magnification objective lens displayed on the display device. Even if the test position is specified as the test position by looking at the image of the test piece, if the center of the field of view of the low-magnification objective lens is misaligned with the axis of the load shaft of the indenter, The position where the depression is formed does not satisfy the conditions specified in the test standard, and the test may fail.

さらに、くぼみを高倍率対物レンズで観察するときに、圧子の負荷軸の軸心と高倍率対物レンズの視野中心、もしくは、低倍率対物レンズの視野中心と高倍率の対物レンズの視野中心が相互に一致していなければ、大きさを計測すべきくぼみの一部が高倍率対物レンズの視野外となり、くぼみ計測が実行できなくなることがある（図１５（ｂ）参照）。また、複数のくぼみが対物レンズの視野内にある場合、くぼみ計測を行うべき計測対象の特定に時間がかかったり、計測対象の特定を間違ったりすることもある。 Furthermore, when the indentation is observed with a high-magnification objective lens, the axis of the load shaft of the indenter and the field center of the high-magnification objective lens, or the field center of the low-magnification objective lens and the field center of the high-magnification objective lens are mutually If the distance does not match, a part of the recess whose size is to be measured falls outside the field of view of the high-magnification objective lens, and the recess measurement cannot be performed (see FIG. 15B). In addition, when a plurality of indentations are within the field of view of the objective lens, it may take a long time to specify the measurement target to be subjected to the indentation measurement, or the measurement target may be specified incorrectly.

このため、従来は、ターレットの対物レンズ装着部に装着された心調整機構により、圧子の負荷軸の軸心に各対物レンズの視野中心を合わせる心調整が行われていた。例えば、圧子で試験片にくぼみを形成し、圧子および対物レンズの各々の位置を、１の圧子の負荷軸の軸心（実際に形成されているくぼみの中心）を基準として、対物レンズの視野中心がくぼみの中心とできるだけ一致するように（図１２（ａ）参照）、オペレータが対物レンズおよび接眼レンズを介して得られる試験片の拡大像を見ながら、心調整機構における調整ネジを操作することにより心調整は行われていた。 For this reason, conventionally, a center adjustment mechanism that is mounted on the objective lens mounting portion of the turret has been used to adjust the center of the field of view of each objective lens to the axis of the load shaft of the indenter. For example, a depression is formed in the test piece with an indenter, and the position of each of the indenter and the objective lens is determined based on the axis of the load axis of one indenter (the center of the actually formed depression). The operator operates the adjustment screw in the heart adjustment mechanism while viewing the enlarged image of the test piece obtained through the objective lens and the eyepiece so that the center coincides with the center of the depression as much as possible (see FIG. 12A). The mind was adjusted accordingly.

特開平９−１５１２８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-15128

しかしながら、オペレータが対物レンズを介して得られる試験片像を見ながら、調整ネジを手で操作して行う対物レンズの位置調整は、煩雑な作業である。さらに、ターレットに配設される圧子の数および対物レンズの数が増えると、１の圧子の負荷軸の軸心を基準とした各対物レンズの位置調整に加えて、１の圧子の負荷軸の軸心に他の圧子の負荷軸の軸心を一致させなければならない。他の圧子の位置調整は、その圧子により試験片にくぼみを形成し、１の圧子の負荷軸の軸心と視野中心が一致するように調整された各対物レンズの視野中心に対して、他の圧子の負荷軸の軸心、すなわち調整対象となっている圧子により形成されたくぼみの中心が一致するように、その圧子の装着部に装着された心調整機構の調整ネジを、オペレータが対物レンズを介して得られる画像を見ながら操作することにより行われる。このような位置調整作業は、ターレットに配設される圧子の数および対物レンズの数が増えると、煩雑さが増すとともに、作業にかかる時間も増大する。 However, adjusting the position of the objective lens by manually operating the adjustment screw while viewing the test piece image obtained through the objective lens by the operator is a complicated operation. Further, when the number of indenters and the number of objective lenses arranged in the turret are increased, in addition to the adjustment of the position of each objective lens with reference to the axis of the load shaft of one indenter, the load shaft of one indenter is adjusted. The axis of the load shaft of the other indenter must be aligned with the axis. The other indenter positions are adjusted with respect to the field center of each objective lens adjusted so that the axis of the load axis of one indenter and the field center coincide with each other. The operator adjusts the adjustment screw of the center adjustment mechanism attached to the indenter mounting part so that the center of the load shaft of the indenter, that is, the center of the depression formed by the indenter to be adjusted coincides. This is done by operating while viewing the image obtained through the lens. In such a position adjustment operation, as the number of indenters arranged on the turret and the number of objective lenses increase, the complexity increases and the time required for the operation also increases.

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、圧子および対物レンズの煩雑な位置調整作業を行う必要がなく、正確に硬さ試験を実行することが可能な硬さ試験機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a hardness tester capable of accurately performing a hardness test without the need for complicated position adjustment work of the indenter and the objective lens. The purpose is to do.

請求項１に記載の発明は、スステージ上に載置された試験片をＸＹ平面上に位置決めするＸＹステージと、前記試験片の表面にくぼみを形成するための一つまたは複数の圧子と、試験位置において前記圧子を前記試験片に押し付けることにより前記圧子に試験力を付与する負荷機構と、前記試験片の表面を観察するための一つまたは複数の対物レンズと、前記圧子および前記対物レンズを支持するとともに、前記圧子または前記対物レンズのいずれかを前記試験片の表面と対向する位置に移動させる切替部材と、前記対物レンズを介して取得した画像を表示する表示部と、を備えた硬さ試験機において、前記対物レンズは、前記試験片の表面に設定される試験位置を確認するための低倍率対物レンズと、前記試験片の表面に形成されたくぼみの大きさを計測するための高倍率対物レンズを含み、予備試験において前記圧子により形成されたくぼみの中心と前記対物レンズの視野中心の各々との位置関係を記憶する記憶部と、本試験において前記試験片の表面に設定される試験位置に前記圧子を押し付けるために、前記圧子を前記試験片の表面に対向配置させるときに、前記記憶部に記憶された前記予備試験において形成されたくぼみの中心と前記低倍率対物レンズの視野中心との位置関係を読み出し、試験を実行する試験位置に前記圧子の負荷軸の軸心が一致するように、前記ＸＹステージの位置を調整し、くぼみの測定のために前記高倍率対物レンズを前記試験片の表面に対向配置させるときに、前記記憶部に記憶された前記予備試験において形成されたくぼみの中心と前記高倍率対物レンズの視野中心との位置関係を呼び出し、前記本試験において形成されたくぼみの中心と前記高倍率対物レンズの視野中心とが一致するように、前記ＸＹステージの位置を調整する制御部と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is an XY stage for positioning a test piece placed on a stage on an XY plane, one or a plurality of indenters for forming a depression on the surface of the test piece, A load mechanism for applying a test force to the indenter by pressing the indenter against the test piece at a test position, one or a plurality of objective lenses for observing the surface of the test piece, the indenter and the objective lens And a switching member that moves either the indenter or the objective lens to a position facing the surface of the test piece, and a display unit that displays an image acquired through the objective lens. in the hardness tester, the objective lens, said depression and a low-magnification objective lens for confirming the test position set on the surface of the test piece, formed on the surface of the test piece Includes a high magnification objective lens for measuring the size of a storage unit for storing a positional relationship between each of the visual field center of said objective lens of the recess formed by the indenter in the preliminary test, the in this study In order to press the indenter against the test position set on the surface of the test piece, when the indenter is arranged opposite to the surface of the test piece, the center of the depression formed in the preliminary test stored in the storage unit and said read out positional relationship between the center of the field of view of the low-magnification objective lens, as the axis of the load axis of the indenter into the test position for performing a test match, the adjusting the position of the XY stage, depression of the measurement Therefore, when the high-magnification objective lens is disposed opposite to the surface of the test piece, the center of the indentation formed in the preliminary test stored in the storage unit and the high magnification Call the positional relationship between the center of the visual field of the objective lens, wherein as the center of the recess formed in this study and the field center of the high-magnification objective lens is matched, and a control unit for adjusting the position of the XY stage, It is provided with.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された発明において、前記圧子は、ビッカース硬度を測定するための第１の圧子と、ヌープ硬度を測定するための第２の圧子を含む。 The invention described in claim 2 is the invention described in claim 1 , wherein the indenter includes a first indenter for measuring Vickers hardness and a second indenter for measuring Knoop hardness.

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載された発明において、前記切替部材は、ターレットである。 The invention described in claim 3 is the invention described in claim 1 or 2 , wherein the switching member is a turret.

請求項１から請求項３に記載の発明によれば、予備試験において形成されたくぼみの中心と対物レンズの視野中心との位置関係を記憶部に記憶させておき、硬さ試験を実行するために圧子を試験片の表面に対向配置するときには、記憶部からそれらの位置関係を読み出して、試験位置に圧子の負荷軸の軸心が一致するように、ＸＹステージの位置を調整することから、設定した試験位置に、くぼみを確実に形成させることができる。これにより正確な硬さ試験を実行することができる。 According to the first to third aspects of the present invention, the positional relationship between the center of the depression formed in the preliminary test and the center of the visual field of the objective lens is stored in the storage unit, and the hardness test is executed. When the indenter is placed opposite to the surface of the test piece, the positional relationship is read from the storage unit, and the position of the XY stage is adjusted so that the axis of the load shaft of the indenter matches the test position. A recess can be reliably formed at the set test position. Thereby, an accurate hardness test can be executed.

また、請求項１から請求項３に記載の発明によれば、予備試験において形成されたくぼみの中心と低倍率対物レンズの視野中心との位置関係、予備試験において形成されたくぼみの中心と高倍率対物レンズの視野中心との位置関係を記憶部に記憶させておき、硬さ試験を実行し、形成されたくぼみを計測するために高倍率対物レンズを試験片の表面に対向配置するときには、記憶部からそれらの位置関係を読み出して、高倍率対物レンズの視野中心に硬さ試験において形成されたくぼみの中心が一致するように、ＸＹステージの位置を調整することから、形成されたくぼみの一部または全部が、高倍率対物レンズの視野外となることが防止でき、くぼみ計測を確実かつ速やかに実行することが可能となる。 Further, according to the invention according to claims 1 to claim 3, positional relationship between the visual field center of the low-magnification objective lens recess formed in the preliminary test, high and the center of the recess formed in the preliminary tests When the positional relationship between the magnification objective lens and the field center is stored in the storage unit, the hardness test is executed, and the high magnification objective lens is disposed opposite to the surface of the test piece in order to measure the formed depression, By reading out the positional relationship from the storage unit and adjusting the position of the XY stage so that the center of the depression formed in the hardness test coincides with the center of the visual field of the high-magnification objective lens, It is possible to prevent a part or the whole from being out of the field of view of the high-magnification objective lens, and it is possible to reliably and promptly perform the depression measurement.

この発明に係る硬さ試験機の概要図である。It is a schematic diagram of the hardness testing machine concerning this invention. ＸＹステージ１２を昇降する昇降機構の概要図である。It is a schematic diagram of the raising / lowering mechanism which raises / lowers the XY stage. ターレット２０に支持された対物レンズ等の配置を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of objective lenses and the like supported by a turret 20. 圧子１９および圧子２１に対して試験力を付与するための負荷機構と、試験片１００に形成されたくぼみを観察するための光学系の概要図である。2 is a schematic diagram of a load mechanism for applying a test force to the indenter 19 and the indenter 21 and an optical system for observing a depression formed in the test piece 100. FIG. 圧子２１により試験片１００にくぼみを形成する様子を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically a mode that a hollow is formed in the test piece 100 with the indenter 21. FIG. 試験片１００に形成されたくぼみを示す平面図である。3 is a plan view showing a recess formed in a test piece 100. FIG. この発明に係る硬さ試験機の主要な制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main control systems of the hardness tester based on this invention. 歯車の一部を構成する鋼製の試験片１００に対してくぼみが形成された状態を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the state in which the hollow was formed with respect to the steel test piece 100 which comprises some gears. 圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２２の視野中心との位置関係を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a positional relationship between the axis of a load shaft of an indenter 21 and the center of a visual field of an objective lens 22. FIG. ＸＹステージ１２の位置調整の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the position adjustment of the XY stage. 圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２４の視野中心との位置関係と、対物レンズ２２の視野中心と対物レンズ２４の視野中心との位置関係を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a positional relationship between the axis of the load axis of the indenter 21 and the field center of the objective lens 24, and a positional relationship between the field center of the objective lens 22 and the field center of the objective lens 24. ＸＹステージ１２の位置調整の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the position adjustment of the XY stage. 圧子２１の負荷軸の軸心の位置を、表示部５５に表示される画像上の原点としたときの、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２２の視野中心との位置関係と、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２４の視野中心の位置関係を示す説明図である。The positional relationship between the axis of the load axis of the indenter 21 and the center of the visual field of the objective lens 22 when the position of the axis of the load axis of the indenter 21 is the origin on the image displayed on the display unit 55, and the indenter It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the axial center of 21 load shafts, and the visual field center of the objective lens 24. FIG. ＸＹステージ１２の位置調整の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the position adjustment of the XY stage. 従来の硬さ試験機における、低倍率の対物レンズの視野と高倍率の対物レンズの視野およびくぼみの中心との位置関係を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the positional relationship between the field of view of a low-magnification objective lens, the field of view of a high-magnification objective lens, and the center of a dent in a conventional hardness tester.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る硬さ試験機の概要図である。また、図２は、ＸＹステージ１２を昇降する昇降機構の概要図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a hardness tester according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of an elevating mechanism that elevates and lowers the XY stage 12.

この硬さ試験機は、テーブル１１と、このテーブル１１上に配置され試験片１００を載置する載置台としてのＸＹステージ１２とを備える。ＸＹステージ１２は、試験片１００をＸ方向（図１における左右方向）およびＹ方向（図１における紙面に垂直な方向）に移動させ、このＸＹ平面上において試験片１００を位置決めするためのものである。このＸＹステージ１２には、試験片１００をＸ方向に移動させるためのモータ１３と、試験片１００をＹ方向に移動させるためのモータ１４とが付設されている。また、ＸＹステージ１２は、図２に示す昇降機構の作用により、上下方向（Ｚ方向）に昇降する構成となっている。すなわち、ＸＹステージ１２を支持する支持部５１は、その側面にラック５３が形成された昇降部材５２により支持されている。この昇降部材５２におけるラック５３は、モータ１５の駆動により回転するピニオン５４と噛合している。このため、ＸＹステージ１２は、モータ１５の駆動により昇降する。 This hardness tester includes a table 11 and an XY stage 12 as a mounting table placed on the table 11 and on which a test piece 100 is mounted. The XY stage 12 moves the test piece 100 in the X direction (left and right direction in FIG. 1) and Y direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1), and positions the test piece 100 on the XY plane. is there. The XY stage 12 is provided with a motor 13 for moving the test piece 100 in the X direction and a motor 14 for moving the test piece 100 in the Y direction. The XY stage 12 is configured to move up and down in the vertical direction (Z direction) by the action of the lifting mechanism shown in FIG. That is, the support portion 51 that supports the XY stage 12 is supported by the elevating member 52 having a rack 53 formed on the side surface thereof. The rack 53 in the elevating member 52 meshes with a pinion 54 that rotates by driving of the motor 15. For this reason, the XY stage 12 moves up and down by driving the motor 15.

また、この硬さ試験機は、試験片１００を目視により観察するための接眼レンズ１６と、試験片１００を撮影するためのカメラ１７と、圧子２１および対物レンズ２３、２４等を支持して回転するターレット２０とを備える。このターレット２０は、つまみ２６を操作することにより、あるいは、後述するモータ３０の駆動により、鉛直方向を向く軸を中心に回転する。また、この硬さ試験機は、入力部および表示部としても機能するタッチパネル式の液晶表示部５９を備える。 The hardness tester also supports an eyepiece 16 for visually observing the test piece 100, a camera 17 for photographing the test piece 100, an indenter 21 and objective lenses 23 and 24, and the like. And a turret 20. The turret 20 rotates around an axis that faces the vertical direction by operating the knob 26 or by driving a motor 30 described later. The hardness tester includes a touch panel type liquid crystal display unit 59 that also functions as an input unit and a display unit.

図３は、ターレット２０に支持された対物レンズ等の配置を示す説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of the objective lenses and the like supported by the turret 20.

ターレット２０には、ＸＹステージ１２上に載置された試験片１００に押し込まれる圧子１９、２１と、２倍の対物レンズ２２、５倍の対物レンズ２３、４０倍の対物レンズ２４および５０倍の対物レンズ２５とが配設されている。すなわち、対物レンズ２２、２３は、この発明における低倍率対物レンズに相当し、対物レンズ２４、２５は、高倍率対物レンズに相当する。これらの圧子１９、２１および対物レンズ２２、２３、２４、２５は、ターレット２０の回転中心を中心とした円上に配置されている。なお、対物レンズ２２、２３、２４、２５の倍率および配設個数はこれに限定されるものではない。 The turret 20 includes indenters 19 and 21 which are pushed into the test piece 100 placed on the XY stage 12, a 2x objective lens 22, a 5x objective lens 23, a 40x objective lens 24 and a 50x objective lens 24. An objective lens 25 is provided. That is, the objective lenses 22 and 23 correspond to the low-magnification objective lens in the present invention, and the objective lenses 24 and 25 correspond to the high-magnification objective lens. The indenters 19 and 21 and the objective lenses 22, 23, 24, and 25 are arranged on a circle around the rotation center of the turret 20. Note that the magnification and the number of the objective lenses 22, 23, 24, and 25 are not limited thereto.

再度、図１を参照して、この硬さ試験機は、試験片１００の表面の像を表示するための液晶モニタ等の表示部５５と、各種のデータを入力するための入力手段として機能するキーボード５７およびマウス５８と、本体５６とから構成されるコンピュータ５０と接続されている。 Referring to FIG. 1 again, this hardness tester functions as a display unit 55 such as a liquid crystal monitor for displaying an image of the surface of the test piece 100, and an input means for inputting various data. A computer 50 including a keyboard 57 and a mouse 58 and a main body 56 is connected.

図４は、圧子１９および圧子２１に対して試験力を付与するための負荷機構と、試験片１００に形成されたくぼみを観察するための光学系の概要図である。なお、図４は、図３において一点鎖線で示す位置における断面を示している。 FIG. 4 is a schematic diagram of a load mechanism for applying a test force to the indenter 19 and the indenter 21 and an optical system for observing a depression formed in the test piece 100. FIG. 4 shows a cross section at the position indicated by the alternate long and short dash line in FIG.

この硬さ試験機は、圧子１９、２１の先端を試験片１００に対して押し込むための試験力を圧子１９、２１に対して付与する負荷機構と、ＸＹステージ１２上に載置された試験片１００を照明するとともにくぼみを観察するための光学系とを備える。 This hardness tester includes a load mechanism that applies a test force to the indenters 19 and 21 for pushing the tips of the indenters 19 and 21 into the test piece 100, and a test piece placed on the XY stage 12. And an optical system for illuminating 100 and observing the depression.

図４に示すように、ターレット２０は、軸筒２７がベアリング２９を介して回転軸２８に接続されており、つまみ２６を操作することにより、あるいは、後述するモータ３０の駆動により、鉛直方向を向く回転軸２８を中心に回転する。図４においては、ターレット２０の回転により負荷伝達軸３６を介して圧子２１に試験力が与えられる場合、すなわち、圧子２１が図１に示す試験片１００と対向する位置に配置されている場合を示している。圧子１９に対して試験力を付与する場合には、圧子１９が、図４に示す圧子２１の位置に配置される。 As shown in FIG. 4, the turret 20 has a shaft cylinder 27 connected to a rotary shaft 28 via a bearing 29, and the vertical direction can be adjusted by operating a knob 26 or by driving a motor 30 described later. It rotates about the rotating shaft 28 that faces it. In FIG. 4, when the test force is applied to the indenter 21 by the rotation of the turret 20 via the load transmission shaft 36, that is, the case where the indenter 21 is disposed at a position facing the test piece 100 shown in FIG. 1. Show. When a test force is applied to the indenter 19, the indenter 19 is disposed at the position of the indenter 21 shown in FIG.

負荷機構は、水平方向を向く軸３１を中心に揺動可能なレバー３２を備える。レバー３２の一端には、中空の押圧部３５が配設されている。この押圧部３５は、レバー３２の揺動に伴って、圧子２１に連結した負荷伝達軸３６の端部に付設された当接部３７を押圧する構成となっている。また、レバー３２の他端には、永久磁石３３が付設されている。この永久磁石３３の外部には、電磁コイル３４が配設されている。この永久磁石３３と電磁コイル３４とにより、ボイスコイルモータが構成される。このボイスコイルモータは、電磁式の負荷機構となり、電磁コイル３４に流れる電流を制御することにより、負荷伝達軸３６の先端に配設された圧子２１による試験片１００への試験力を制御することが可能となる。 The load mechanism includes a lever 32 that can swing around a shaft 31 that faces in the horizontal direction. A hollow pressing portion 35 is disposed at one end of the lever 32. The pressing portion 35 is configured to press a contact portion 37 attached to an end portion of the load transmission shaft 36 connected to the indenter 21 as the lever 32 swings. A permanent magnet 33 is attached to the other end of the lever 32. An electromagnetic coil 34 is disposed outside the permanent magnet 33. The permanent magnet 33 and the electromagnetic coil 34 constitute a voice coil motor. This voice coil motor serves as an electromagnetic load mechanism, and controls the test force applied to the test piece 100 by the indenter 21 disposed at the tip of the load transmission shaft 36 by controlling the current flowing through the electromagnetic coil 34. Is possible.

なお、この実施形態においては、この時の試験力を、例えば、２ｋｇｆ、１ｋｇｆ、０．５ｋｇｆ、０．３ｋｇｆ、０．２ｋｇｆ、０．１ｋｇｆ、０．０５ｋｇｆ、０．０２５ｋｇｆ、０．０１ｋｇｆと、段階的に変化させることができる構成となっている。 In this embodiment, the test force at this time is, for example, 2 kgf, 1 kgf, 0.5 kgf, 0.3 kgf, 0.2 kgf, 0.1 kgf, 0.05 kgf, 0.025 kgf, 0.01 kgf, It can be changed in stages.

負荷伝達軸３６は、上下の板バネ６１が支持部材６２を介してターレット２０の軸筒２７に固定されたロバーバル構造により支持されており、負荷機構により与えられた試験力に応じて昇降可能となっている。負荷伝達軸３６には、この負荷伝達軸３６の移動量を検出する差動トランス式の変位検出器６０が接続されている。この変位検出器６０は、支持部材６３を介してターレット２０の軸筒２７に接続され、ターレット２０の回転により負荷伝達軸３６と同期して移動する。なお、この変位検出器６０は、試験片１００の表面の検出に使用される。すなわち、圧子２１を極めて小さい力で下降させたときの移動量を常に検出し、圧子２１の移動が停止したときに圧子２１が試験片１００の表面と当接したと判断している。 The load transmission shaft 36 is supported by a robust structure in which upper and lower leaf springs 61 are fixed to a shaft cylinder 27 of the turret 20 via a support member 62, and can be moved up and down according to a test force applied by a load mechanism. It has become. A differential transformer type displacement detector 60 for detecting the amount of movement of the load transmission shaft 36 is connected to the load transmission shaft 36. The displacement detector 60 is connected to the shaft cylinder 27 of the turret 20 via a support member 63, and moves in synchronization with the load transmission shaft 36 by the rotation of the turret 20. The displacement detector 60 is used for detecting the surface of the test piece 100. That is, the amount of movement when the indenter 21 is lowered with an extremely small force is always detected, and it is determined that the indenter 21 has come into contact with the surface of the test piece 100 when the movement of the indenter 21 is stopped.

光学系は、ＬＥＤ光源４１と、ＬＥＤ光源４１からの光を水平方向に導く光筒４２と、試験片１００を上から照明するために光筒４２により導かれた光を押圧部３５の中空部に導光するとともに、試験片１００の表面からの反射光をカメラ１７側に透過させるハーフミラー４３と、ハーフミラー４３を透過した試験片１００の表面からの反射光を接眼レンズ１６およびカメラ１７に分割するハーフミラー４４とを備える。対物レンズ２２が図４における負荷伝達軸３６の位置、すなわち試験片１００に形成されたくぼみの観察位置に配置された場合には、試験片１００の表面からの反射光が、押圧部３５の中空部、対物レンズ２２、ハーフミラー４３、４４を介して、接眼レンズ１６およびカメラ１７に入射する。これにより、接眼レンズ１６により試験片１００の拡大像を観察することができるとともに、カメラ１７により撮影した拡大像をコンピュータ５０における表示部５５に表示することができる。その他の対物レンズ２３、２４、２５がくぼみの観察位置に配置された場合も、対物レンズ２２による場合と同様である。 The optical system includes an LED light source 41, a light tube 42 that guides light from the LED light source 41 in the horizontal direction, and light guided by the light tube 42 for illuminating the test piece 100 from above. The half mirror 43 that transmits the reflected light from the surface of the test piece 100 to the camera 17 side, and the reflected light from the surface of the test piece 100 that has passed through the half mirror 43 to the eyepiece 16 and the camera 17. And a half mirror 44 to be divided. When the objective lens 22 is disposed at the position of the load transmission shaft 36 in FIG. 4, that is, at the observation position of the recess formed in the test piece 100, the reflected light from the surface of the test piece 100 is hollow in the pressing portion 35. The light enters the eyepiece lens 16 and the camera 17 via the objective unit 22, the objective lens 22, and the half mirrors 43 and 44. Accordingly, an enlarged image of the test piece 100 can be observed by the eyepiece lens 16 and an enlarged image taken by the camera 17 can be displayed on the display unit 55 in the computer 50. The case where the other objective lenses 23, 24, and 25 are disposed at the observation position of the indentation is the same as the case of using the objective lens 22.

図５は、圧子２１により試験片１００にくぼみを形成する様子を模式的に示す説明図であり、図６は、試験片１００に形成されたくぼみを示す平面図である。 FIG. 5 is an explanatory view schematically showing how the indentation 21 forms a recess in the test piece 100, and FIG. 6 is a plan view showing the recess formed in the test piece 100.

圧子１９、２１のうち、圧子２１は、硬さ試験としてのビッカース硬さ試験を実行するためのものであり、その先端は四角錐形状となっている。この圧子２１は、図５に示すように、図４に示す負荷機構の作用により試験片１００の表面に深さｈだけ押し込まれる。そして、その試験力を解除し、図１に示すターレット２０を回転させて所望の倍率の対物レンズを試験片１００と対向する位置に移動させる。対物レンズ、カメラ１７を介して得られた試験片１００の表面に形成されたくぼみの画像から、くぼみの対角線長さｄ［ｄ＝（ｄｘ＋ｄｙ）／２］を測定する（図６参照）。ビッカース硬さは、試験力を、底面が正方形で頂点の角度が圧子２１と同じ角錐であると仮定したくぼみの表面積で割って得られる値に比例する。そして、くぼみの対角線長さｄ（ｍｍ：ミリメートル）から求められたくぼみの表面積と試験力から、ビッカース硬さが算出される。 Of the indenters 19 and 21, the indenter 21 is for executing a Vickers hardness test as a hardness test, and the tip thereof has a quadrangular pyramid shape. As shown in FIG. 5, the indenter 21 is pushed into the surface of the test piece 100 by a depth h by the action of the load mechanism shown in FIG. Then, the test force is released, and the turret 20 shown in FIG. 1 is rotated to move the objective lens having a desired magnification to a position facing the test piece 100. The diagonal length d [d = (dx + dy) / 2] of the dent is measured from the image of the dent formed on the surface of the test piece 100 obtained through the objective lens and the camera 17 (see FIG. 6). The Vickers hardness is proportional to the value obtained by dividing the test force by the surface area of the indentation assuming that the bottom surface is square and the apex angle is the same pyramid as the indenter 21. Then, the Vickers hardness is calculated from the surface area of the dent and the test force obtained from the diagonal length d (mm: millimeter) of the dent.

ここで、試験力をＦ（Ｎ：ニュートン)とした場合に、ビッカース硬さＨＶは、下記の式（１）で表される。
ＨＶ＝０．１８９１（Ｆ／ｄ^２）・・・・・（１） Here, when the test force is F (N: Newton), the Vickers hardness HV is expressed by the following formula (1).
HV = 0.1891 (F / d ² ) (1)

なお、圧子１９、２１のうち、他方の圧子１９としては、例えば、ヌープ硬さ試験に使用される菱形のピラミッド型の圧子が使用される。 Of the indenters 19 and 21, the other indenter 19 is, for example, a rhombus pyramid indenter used in a Knoop hardness test.

図７は、この発明に係る硬さ試験機の主要な制御系を示すブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram showing a main control system of the hardness tester according to the present invention.

この硬さ試験機は、装置全体を制御する制御部８０を備える。この制御部８０は、上述したカメラ１７、液晶表示部５９、ＬＥＤ光源４１、変位検出器６０、電磁コイル３４、コンピュータ５０、ターレット２０を回転させるためのモータ３０およびＸＹステージ１２をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させるためのモータ１３、１４、１５と接続されている。さらに、この制御部８０は、後述するように、予備試験において形成されたくぼみの中心と各対物レンズ２２、２３、２４、２５の視野中心との位置関係を、圧子２１の負荷軸の軸心と各対物レンズ２２、２３、２４、２５の視野中心との位置関係として記憶する記憶部８１と接続されている。 This hardness tester includes a control unit 80 that controls the entire apparatus. The control unit 80 includes the above-described camera 17, liquid crystal display unit 59, LED light source 41, displacement detector 60, electromagnetic coil 34, computer 50, motor 30 for rotating the turret 20, and the XY stage 12 as X, Y, It is connected to motors 13, 14, and 15 for moving in the Z direction. Further, as will be described later, the control unit 80 determines the positional relationship between the center of the depression formed in the preliminary test and the center of the visual field of each objective lens 22, 23, 24, 25 as the axis of the load shaft of the indenter 21. and it is connected to the storage unit 81 for storing the positional relationship between the center of the visual field of the objective lenses 22, 23, 24, 2 5.

また、この制御部８０は、試験中において、試験片１００の表面に対向配置されるのが、圧子１９、２１、対物レンズ２２、２３、２４、２５のいずれであるかに応じて、後述する予備試験により取得された、圧子１９、２１の負荷軸の軸心と、各対物レンズ２２、２３、２４、２５の視野中心との相互の位置関係（例えば、相互の位置のズレ量や、表示部５５に表示される画像における座標平面での各座標）を読み出し、それらの位置関係に応じたＸＹステージ１２のＸＹ平面上での位置調整を実行する。なお、この制御部８０を、硬さ試験機の装置本体内に配設する代わりに、この制御部８０をコンピュータ５０における本体５６内に配設してもよい。 Further, the control unit 80 will be described later depending on which of the indenters 19 and 21 and the objective lenses 22, 23, 24, and 25 is opposed to the surface of the test piece 100 during the test. The mutual positional relationship between the axis of the load axis of the indenters 19 and 21 acquired by the preliminary test and the visual field center of each objective lens 22, 23, 24, 25 (for example, the amount of misalignment and display of each other) Each coordinate on the coordinate plane in the image displayed on the unit 55 is read out, and the position adjustment of the XY stage 12 on the XY plane according to the positional relationship is executed. The control unit 80 may be disposed in the main body 56 of the computer 50 instead of being disposed in the apparatus main body of the hardness tester.

次に、以上のような構成を有する硬さ試験機を使用して、硬さ試験を行う場合の動作について説明する。図８は、歯車の一部を構成する鋼製の試験片１００にくぼみが形成された状態を示す概要図である。図８に記載された正方形は、圧子２１により試験片１００に形成されたくぼみを示している。 Next, an operation when a hardness test is performed using the hardness tester having the above-described configuration will be described. FIG. 8 is a schematic view showing a state in which a recess is formed in a steel test piece 100 constituting a part of a gear. A square described in FIG. 8 indicates a recess formed in the test piece 100 by the indenter 21.

図８に示す、歯車のように複雑な形状を有し、かつ、微小寸法の試験片１００に試験を行うときには、試験片１００の硬さに影響を及ぼさない方法で樹脂モールドするなどして試験片１００を保持し、表面を材料の特性に適した研磨法により研磨して被検面としている。この実施形態では、樹脂モールドされた歯車の一部を構成する鋼製の試験片１００に対する、ビッカース硬さ試験の動作について説明する。 When a test is performed on a test piece 100 having a complicated shape such as a gear shown in FIG. 8 and having a minute size, the test is performed by resin molding using a method that does not affect the hardness of the test piece 100. The piece 100 is held, and the surface is polished by a polishing method suitable for the characteristics of the material to form a test surface. In this embodiment, the operation of a Vickers hardness test for a steel test piece 100 constituting a part of a resin-molded gear will be described.

試験中にズレないようにＸＹステージ１２上に載置された試験片１００に対して、予備試験が行われる。予備試験は、以下の手順により実行される。 A preliminary test is performed on the test piece 100 placed on the XY stage 12 so as not to shift during the test. The preliminary test is performed according to the following procedure.

まず、試験片１００の表面の任意の部分が圧子２１の直下に来るようＸＹステージ１２を駆動し、その位置に圧子２１を押し込み、くぼみを形成させる。次に、ターレット２０を回転させて対物レンズ２２を試験片１００の表面と対向する位置に移動させ、対物レンズ２２を介して取得された試験片１００の表面の画像を、表示部５５に表示させる。そして、オペレータがマウス５８を利用して表示部５５に表示されたくぼみの中心を指定することにより、制御部８０が、対物レンズ２２の視野中心とくぼみの中心との位置関係を特定するとともに、その位置関係が記憶部８１に記憶される。このときの位置関係は、例えば、対物レンズ２２の視野中心からくぼみの中心までのＸ方向およびＹ方向の距離である。圧子２１により形成されたくぼみの中心は、圧子２１の負荷軸の軸心と一致することから、対物レンズ２２の視野中心からくぼみの中心までのＸ方向およびＹ方向の距離は、対物レンズ２２の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心とのズレ量に相当する。 First, the XY stage 12 is driven so that an arbitrary portion of the surface of the test piece 100 comes directly under the indenter 21, and the indenter 21 is pushed into that position to form a recess. Next, the turret 20 is rotated to move the objective lens 22 to a position facing the surface of the test piece 100, and an image of the surface of the test piece 100 acquired through the objective lens 22 is displayed on the display unit 55. . Then, when the operator designates the center of the depression displayed on the display unit 55 using the mouse 58, the control unit 80 specifies the positional relationship between the center of the visual field of the objective lens 22 and the center of the depression, The positional relationship is stored in the storage unit 81. The positional relationship at this time is, for example, the distance in the X direction and the Y direction from the center of the visual field of the objective lens 22 to the center of the indentation. Since the center of the indentation formed by the indenter 21 coincides with the axis of the load axis of the indenter 21, the distances in the X direction and the Y direction from the center of the field of view of the objective lens 22 to the center of the indentation are as follows. This corresponds to the amount of deviation between the center of the visual field and the axis of the load shaft of the indenter 21.

さらに、ターレット２０を回転させて、対物レンズ２３、２４、２５についても同様の手順により、各対物レンズ２３、２４、２５の視野中心とくぼみの中心との位置関係を特定し、それらの位置関係を記憶部８１に記憶させる。このような予備試験により、ビッカース硬さ試験に使用する圧子２１の負荷軸の軸心と、各対物レンズ２２、２３、２４、２５の視野中心との位置関係を、本試験の前に特定し、記憶部８１に予め記憶させておく。 Further, by rotating the turret 20, the positional relationship between the center of the field of view of each of the objective lenses 23, 24, and 25 and the center of the indentation is specified by the same procedure for the objective lenses 23, 24, and 25, and the positional relationship between them. Is stored in the storage unit 81. By such a preliminary test, the positional relationship between the axis of the load shaft of the indenter 21 used for the Vickers hardness test and the center of the visual field of each objective lens 22, 23, 24, 25 is specified before this test. , Stored in advance in the storage unit 81.

続いて、本試験が実行される。本試験は以下の手順により実行される。なお、この実施形態では、試験片１００の表面に設定される試験位置を確認するための低倍率対物レンズとして対物レンズ２２が選択され、試験片１００の表面に形成されたくぼみの大きさを計測するための高倍率対物レンズとして、対物レンズ２４が選択されているものとして説明する。 Subsequently, this test is performed. This test is performed according to the following procedure. In this embodiment, the objective lens 22 is selected as a low-magnification objective lens for confirming the test position set on the surface of the test piece 100, and the size of the recess formed on the surface of the test piece 100 is measured. In the following description, it is assumed that the objective lens 24 is selected as the high-magnification objective lens.

まず、対物レンズ２２を試験片１００の表面に対向配置させ、対物レンズ２２を介して得られた画像から、樹脂モールドされた試験片１００の外形を検出する。そして、圧子２１を押し込む目標点である試験位置を設定する。この試験位置は、試験片１００の端縁からの距離やくぼみ中心間の距離など、試験規格に定められた条件を充足する位置を試験位置として設定するプログラムの実行、もしくは、オペレータが表示部５５に表示された画像上の位置をマウス５８で指定することなどにより設定される。 First, the objective lens 22 is disposed opposite to the surface of the test piece 100, and the outer shape of the resin-molded test piece 100 is detected from an image obtained through the objective lens 22. Then, a test position which is a target point for pushing the indenter 21 is set. The test position is determined by executing a program for setting a position that satisfies the conditions defined in the test standard, such as the distance from the edge of the test piece 100 or the distance between the center of the indentations, as the test position, or the operator can display the display 55. Is set by designating the position on the image displayed on the screen with the mouse 58 or the like.

試験位置の設定が完了すると、制御部８０は、モータ３０を駆動してターレット２０を回転させ、圧子２１を試験片１００の表面に対向配置させるとともに、モータ１３およびモータ１４を駆動して設定された試験位置と圧子２１の負荷軸の軸心が一致するように、ＸＹステージ１２を移動させる。このときのＸＹステージ１２のＸ方向およびＹ方向の移動量は、対物レンズ２２の視野中心と設定された試験位置間の距離に、予備試験において形成されたくぼみの中心と対物レンズ２２との位置関係から求められる、対物レンズ２２の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心とのＸ方向とＹ方向のズレ量が考慮された距離となる。 When the setting of the test position is completed, the control unit 80 drives the motor 30 to rotate the turret 20 so that the indenter 21 is disposed opposite to the surface of the test piece 100, and the motor 13 and the motor 14 are driven. The XY stage 12 is moved so that the test position and the axis of the load shaft of the indenter 21 coincide. The amount of movement in the X and Y directions of the XY stage 12 at this time is the distance between the center of the visual field of the objective lens 22 and the set test position, and the position of the center of the recess formed in the preliminary test and the objective lens 22. The distance obtained from the relationship takes into account the amount of deviation in the X direction and Y direction between the center of the field of view of the objective lens 22 and the axis of the load shaft of the indenter 21.

そして、ＸＹステージ１２の移動が完了すると、制御部８０は、負荷機構を制御することにより、所定の試験力で圧子２１を試験片１００の表面に押し付ける。試験片１００の表面へのくぼみの形成が終わると、表示部５５に表示される画像の視野範囲を、くぼみの計測に適した視野範囲に切り替えるため、制御部８０は、モータ３０を駆動してターレット２０を回転させることにより、対物レンズ２４を試験片１００の表面に対向する位置に移動させる。 When the movement of the XY stage 12 is completed, the controller 80 presses the indenter 21 against the surface of the test piece 100 with a predetermined test force by controlling the load mechanism. When the formation of the depression on the surface of the test piece 100 is finished, the control unit 80 drives the motor 30 in order to switch the visual field range of the image displayed on the display unit 55 to a visual field range suitable for the measurement of the depression. By rotating the turret 20, the objective lens 24 is moved to a position facing the surface of the test piece 100.

さらに、制御部８０は、モータ１３およびモータ１４を駆動してくぼみの中心と対物レンズ２４の視野中心が一致するように、ＸＹステージ１２を移動させる。このときのＸＹステージ１２のＸ方向およびＹ方向の移動量は、予備試験において形成されたくぼみの中心と対物レンズ２４との位置関係から求められる、対物レンズ２４の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心とのＸ方向とＹ方向のズレ量が考慮された距離となる。 Further, the control unit 80 drives the motor 13 and the motor 14 to move the XY stage 12 so that the center of the dent and the center of the visual field of the objective lens 24 coincide. The amount of movement of the XY stage 12 in the X and Y directions at this time is obtained from the positional relationship between the center of the recess formed in the preliminary test and the objective lens 24, and the load axis of the indenter 21 and the center of the visual field of the objective lens 24. The distance in consideration of the amount of deviation in the X direction and the Y direction with respect to the axis.

ＸＹステージ１２の移動が完了すると、制御部８０は、図６に示すように、対物レンズ２４を介して得られた画像を用いて、くぼみの対角線長さｄを計測し、ビッカース硬さを算出する。 When the movement of the XY stage 12 is completed, the control unit 80 measures the diagonal length d of the indentation using the image obtained through the objective lens 24 and calculates the Vickers hardness as shown in FIG. To do.

なお、上述したビッカース硬さ試験においては、予備試験と本試験を連続して行っているが、予備試験は、本試験を行う前に毎回行う必要はなく、例えば、ターレット２０に支持される圧子の種類や対物レンズが交換されたとき、あるいは、オペレータが表示部５５に表示される画像を見て、くぼみの中心と対物レンズの視野中心が一致していないと判断したときなどに適時実施して、記憶部８１に記憶させている内容を更新すればよい。 In the above-described Vickers hardness test, the preliminary test and the main test are continuously performed. However, the preliminary test does not have to be performed every time before the main test is performed. For example, an indenter supported by the turret 20 is used. This is performed in a timely manner when the type of lens or objective lens is changed, or when the operator looks at the image displayed on the display unit 55 and determines that the center of the indentation and the center of the visual field of the objective lens do not match. The content stored in the storage unit 81 may be updated.

この発明の特徴である、本試験中のＸＹステージ１２の位置調整の詳細について、さらに、図９から図１２を参照して説明する。 Details of the position adjustment of the XY stage 12 during the test, which is a feature of the present invention, will be further described with reference to FIGS.

まず、対物レンズ２２が試験片１００の表面に対向配置されている状態から、圧子２１を試験片１００の表面に対向配置するときの、ＸＹステージ１２の移動について説明する。図９は、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２２の視野中心との位置関係を示す説明図であり、図１０は、ＸＹステージ１２の位置調整の概要を示す説明図である。また、図９（ａ）は、予備試験において取得された対物レンズ２２の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心との位置関係を示し、図９（ｂ）は、試験片１００に試験位置が設定された状態を示し、図９（ｃ）は、試験片１０表面上の点の位置を表す座標系Ｘ１−Ｙ１における、試験位置と、圧子２１の負荷軸の軸心と、対物レンズ２２の視野中心との位置関係を示している。なお、図９（ａ）から（ｃ）中に実線で示す＋印は、対物レンズ２２の視野中心を示す。 First, the movement of the XY stage 12 when the indenter 21 is arranged to face the surface of the test piece 100 from the state where the objective lens 22 is arranged to face the surface of the test piece 100 will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the axis of the load axis of the indenter 21 and the center of the visual field of the objective lens 22, and FIG. 10 is an explanatory diagram showing an outline of position adjustment of the XY stage 12. 9A shows the positional relationship between the center of the field of view of the objective lens 22 and the axis of the load shaft of the indenter 21 acquired in the preliminary test, and FIG. 9B shows the test position on the test piece 100. FIG. 9C shows the test position, the axis of the load axis of the indenter 21, and the objective lens 22 in the coordinate system X1-Y1 representing the position of the point on the surface of the test piece 10. The positional relationship with the visual field center is shown. Note that the + mark indicated by the solid line in FIGS. 9A to 9C indicates the center of the visual field of the objective lens 22.

図９（ａ）に示すように、表示部５５に表示される対物レンズ２２を介して取得された画像上における対物レンズ２２の視野中心を原点として、座標軸をＸ１、Ｙ１とする座標系Ｘ１−Ｙ１において、予備試験において形成されたくぼみの中心の座標（ａ，ｂ）が、記憶部８１に記憶されているものとする。これは、圧子２１の負荷軸の軸心が、対物レンズ２２の視野中心からＸ方向にａ、Ｙ方向にｂだけ離れた位置にあることを示している。ここで、図９（ｂ）および（ｃ）に×印で示すように、座標系Ｘ１−Ｙ１における試験位置の座標を（ｉ，ｊ）とする。また、この試験位置が設定された時のＸＹステージ１２の位置を、座標系Ｘ２−Ｙ２における（Ｐ，Ｑ）とする。この座標系Ｘ２−Ｙ２は、ＸＹステージ１２の機械原点Ｏ（図１０の紙面左下の原点復帰位置Ｏ）を基点とし、座標軸をＸ２、Ｙ２とする上述した座標系Ｘ１−Ｙ１とは異なる座標系であり、ＸＹステージ１２に固定された物理的目印（例えば、ＸＹステージ１２が矩形の場合、４つあるエッジのうちの１つ）の移動距離を表すものである。 As shown in FIG. 9 (a), a coordinate system X1- having coordinate axes X1 and Y1 with the field center of the objective lens 22 on the image acquired via the objective lens 22 displayed on the display unit 55 as the origin. In Y1, the coordinates (a, b) of the center of the indent formed in the preliminary test are stored in the storage unit 81. This indicates that the axis of the load axis of the indenter 21 is at a position away from the center of the visual field of the objective lens 22 by a in the X direction and b in the Y direction. Here, as shown by x marks in FIGS. 9B and 9C, the coordinates of the test position in the coordinate system X1-Y1 are (i, j). Further, the position of the XY stage 12 when this test position is set is assumed to be (P, Q) in the coordinate system X2-Y2. This coordinate system X2-Y2 is different from the coordinate system X1-Y1 described above, in which the origin is the machine origin O of the XY stage 12 (origin return position O in the lower left of the drawing in FIG. 10) and the coordinate axes are X2 and Y2. And represents a movement distance of a physical mark fixed to the XY stage 12 (for example, one of four edges when the XY stage 12 is rectangular).

なお、座標系Ｘ１−Ｙ１の座標成分であるａ、ｂ、ｉおよびｊは、対物レンズ２２の視野中心を基準とした正負の数であり、その絶対値は、表示部５５に表示される画像の１画素当たりのＸ方向およびＹ方向の長さおよび対物レンズの倍率から換算される、μｍ（マイクロメートル）などの長さの単位で表されるＸ方向またはＹ方向の距離である。また、ＸＹステージ１２のＸＹ平面上の位置を表す座標系Ｘ２−Ｙ２の座標成分であるＰ、Ｑは、ＸＹステージ１２の機械原点ＯからのＸ方向またはＹ方向の移動量に対応する正負の数であり、μｍ（マイクロメートル）などの長さの単位で表されるＸ方向またはＹ方向の距離である。 The coordinate components a, b, i, and j of the coordinate system X1-Y1 are positive and negative numbers with reference to the center of the visual field of the objective lens 22, and the absolute values thereof are images displayed on the display unit 55. The distance in the X or Y direction expressed in units of length such as μm (micrometers), which is converted from the lengths in the X and Y directions per pixel and the magnification of the objective lens. Further, P and Q which are coordinate components of the coordinate system X2-Y2 representing the position of the XY stage 12 on the XY plane are positive and negative corresponding to the amount of movement of the XY stage 12 from the machine origin O in the X direction or the Y direction. It is a number and is a distance in the X or Y direction expressed in units of length such as μm (micrometers).

設定されている試験位置は、図９（ｂ）に示すように、座標系Ｘ１−Ｙ１の座標平面の原点である対物レンズ２２の視野中心からＸ方向にｉ、Ｙ方向にｊだけ離れた位置である。したがって、従来のように、対物レンズ２２の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心が一致していることを前提とした場合、試験位置が対物レンズ２２の視野中心と一致するようにＸＹステージ１２を移動させることは、ＸＹステージ１２を座標系Ｘ２−Ｙ２における座標（Ｐ，Ｑ）から座標（Ｐ−ｉ，Ｑ−ｊ）に移動させるように（図１０参照）、制御部８０がモータ１３およびモータ１４を駆動することである。 As shown in FIG. 9B, the set test position is a position that is i in the X direction and j in the Y direction from the center of the visual field of the objective lens 22 that is the origin of the coordinate plane of the coordinate system X1-Y1. It is. Therefore, when it is assumed that the center of the field of view of the objective lens 22 and the axis of the load axis of the indenter 21 are matched as in the conventional case, the XY stage is set so that the test position matches the center of the field of view of the objective lens 22. 12 is moved so that the XY stage 12 is moved from the coordinates (P, Q) to the coordinates (P-i, Q-j) in the coordinate system X2-Y2 (see FIG. 10). 13 and the motor 14 are driven.

しかしながら、図９（ａ）に示すように、圧子２１の負荷軸の軸心は、座標系Ｘ１−Ｙ１の原点である対物レンズ２２の視野中心からＸ方向にａ、Ｙ方向にｂだけズレた位置にある。このため、この実施形態においては、圧子２１により形成されるくぼみの中心を試験位置（ｉ，ｊ）に一致させるため、制御部８０がモータ１３およびモータ１４を駆動して、図１０に示すように、ＸＹステージ１２を座標系Ｘ２−Ｙ２における座標（Ｐ，Ｑ）から座標（Ｐ−ｉ＋ａ，Ｑ−ｊ＋ｂ）に移動させている。このように、この実施形態においては、ＸＹステージ１２のＸＹ平面上での移動量を、試験位置までの移動量（Ｘ方向の距離｜ｉ｜、Ｙ方向の距離｜ｊ｜）とするのではなく、試験位置までの移動量から対物レンズ２２の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心とのズレ量分（Ｘ方向の距離｜ａ｜、Ｙ方向の距離｜ｂ｜）をさらに加えた移動量とすることで、設定された試験位置に正確にくぼみを形成することができる。 However, as shown in FIG. 9A, the axis of the load shaft of the indenter 21 is shifted by a in the X direction and b in the Y direction from the center of the visual field of the objective lens 22 which is the origin of the coordinate system X1-Y1. In position. Therefore, in this embodiment, the control unit 80 drives the motor 13 and the motor 14 to match the center of the depression formed by the indenter 21 with the test position (i, j), as shown in FIG. Furthermore, the XY stage 12 is moved from the coordinates (P, Q) in the coordinate system X2-Y2 to the coordinates (P−i + a, Q−j + b). As described above, in this embodiment, if the movement amount of the XY stage 12 on the XY plane is the movement amount to the test position (distance in the X direction | i |, distance in the Y direction | j |). In addition, the amount of deviation between the center of the field of view of the objective lens 22 and the axis of the load shaft of the indenter 21 (X-direction distance | a |, Y-direction distance | b |) is further added based on the amount of movement to the test position. By setting the amount of movement, the indentation can be accurately formed at the set test position.

次に、圧子２１が試験片１００の表面に対向配置されている状態から、対物レンズ２４を試験片１００の表面に対向配置するときの、ＸＹステージ１２の移動について説明する。図１１は、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２４の視野中心との位置関係と、対物レンズ２２の視野中心と対物レンズ２４の視野中心との位置関係を示す説明図である。図１２は、ＸＹステージ１２の位置調整の概要を示す説明図である。図１１（ａ）は、予備試験において取得された対物レンズ２４の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心との位置関係を示し、図１１（ｂ）は、対物レンズ２２の視野中心と対物レンズ２４の視野中心との位置関係を示している。なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）中に破線で示す＋印は、対物レンズ２４の視野中心であり、図１１（ｂ）中に実線で示す＋印は、対物レンズ２２の視野中心である。また、図１１および図１２中の各座標のうち、図９および図１０中の各座標と同位置のものは同じ符号を付している。 Next, the movement of the XY stage 12 when the objective lens 24 is disposed opposite to the surface of the test piece 100 from the state where the indenter 21 is disposed opposite to the surface of the test piece 100 will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the axis of the load axis of the indenter 21 and the field center of the objective lens 24 and the positional relationship between the field center of the objective lens 22 and the field center of the objective lens 24. FIG. 12 is an explanatory diagram showing an outline of position adjustment of the XY stage 12. FIG. 11A shows the positional relationship between the field center of the objective lens 24 acquired in the preliminary test and the axis of the load axis of the indenter 21, and FIG. 11B shows the field center of the objective lens 22 and the objective. The positional relationship with the visual field center of the lens 24 is shown. 11A and 11B, the + mark indicated by a broken line is the center of the visual field of the objective lens 24, and the + mark indicated by a solid line in FIG. 11B is the visual field of the objective lens 22. Central. Also, among the coordinates in FIG. 11 and FIG. 12, those having the same positions as those in FIG. 9 and FIG.

図１１（ａ）に示すように、表示部５５に表示される対物レンズ２４を介して取得された画像上の対物レンズ２４の視野中心を原点として、予備試験によるくぼみの中心の座標（ｍ，ｎ）が、記憶部８１に記憶されているものとする。これは、圧子２１の負荷軸の軸心が、対物レンズ２４の視野中心からＸ方向にｍ、Ｙ方向にｎだけ離れた位置にあることを示している。なお、対物レンズ２４を介して表示部５５に表示される画面上の座標成分であるｍおよびｎは、対物レンズ２４の視野中心を基準とした正負の数であり、その絶対値は、図９（ａ）に示されたａ、ｂと同様に、表示部５５に表示される画像の１画素当たりのＸ方向およびＹ方向の長さおよび対物レンズの倍率から換算される、μｍ（マイクロメートル）などの長さの単位で表されるＸ方向またはＹ方向の距離である。 As shown in FIG. 11 (a), the coordinates of the center of the indentation (m, m) in the preliminary test with the origin of the visual field center of the objective lens 24 on the image acquired via the objective lens 24 displayed on the display unit 55 as the origin. n) is stored in the storage unit 81. This indicates that the axis of the load axis of the indenter 21 is at a position away from the center of the visual field of the objective lens 24 by m in the X direction and n in the Y direction. Note that m and n which are coordinate components on the screen displayed on the display unit 55 via the objective lens 24 are positive and negative numbers with reference to the center of the visual field of the objective lens 24, and the absolute values thereof are shown in FIG. Similar to a and b shown in (a), μm (micrometer) converted from the length in the X and Y directions per pixel of the image displayed on the display unit 55 and the magnification of the objective lens. It is a distance in the X direction or the Y direction expressed in units of length.

ここで、図１１（ｂ）に示すように、上述した、対物レンズ２２の視野中心を原点とした座標系Ｘ１−Ｙ１における、対物レンズ２４の視野中心の座標は（ａ−ｍ，ｂ−ｎ）となる。このように、対物レンズ２２の視野中心と対物レンズ２４の視野中心との位置関係は、予備試験により形成されたくぼみの中心（圧子２１の負荷軸の軸心）と対物レンズ２２の視野中心との位置関係（図９（ａ）参照）、および、予備試験により形成されたくぼみの中心（圧子２１の負荷軸の軸心）と対物レンズ２４の視野中心との位置関係（図１２（ａ）参照）から特定することができる。 Here, as shown in FIG. 11B, the coordinates of the field center of the objective lens 24 in the coordinate system X1-Y1 having the origin of the field center of the objective lens 22 described above are (am, bn). ) Thus, the positional relationship between the field center of the objective lens 22 and the field center of the objective lens 24 is such that the center of the recess formed by the preliminary test (the axis of the load axis of the indenter 21) and the field center of the objective lens 22 are as follows. (See FIG. 9A), and the positional relationship between the center of the recess formed by the preliminary test (the axis of the load axis of the indenter 21) and the center of the visual field of the objective lens 24 (FIG. 12A). Reference).

図１２に示すように、この実施形態においては、対物レンズ２４の視野中心が試験位置に形成されたくぼみの中心に一致するように、ＸＹステージ１２を、座標系Ｘ２−Ｙ２における座標（Ｐ−ｉ＋ａ−ｍ，Ｑ−ｊ＋ｂ−ｎ）に移動させるよう、制御部８０が、モータ１３および１４を駆動している。このように、この実施形態においては、ＸＹステージ１２の移動を、試験位置までの移動で終わらせるのではなく、対物レンズ２２の視野中心と対物レンズ２４の視野中心とのズレ量分をさらに考慮した移動を行うことで、設定された試験位置に形成されたくぼみの中心を対物レンズ２４の視野中心に一致させ、くぼみの一部が視野外となることを防止している。これにより、くぼみの対角線長さｄの計測をスムースに行うことができる。 As shown in FIG. 12, in this embodiment, the XY stage 12 is moved to the coordinates (P−) in the coordinate system X2-Y2 so that the center of the visual field of the objective lens 24 coincides with the center of the indent formed at the test position. The controller 80 drives the motors 13 and 14 so as to move to i + a−m, Q−j + b−n). As described above, in this embodiment, the movement of the XY stage 12 is not terminated by the movement to the test position, but the amount of deviation between the field center of the objective lens 22 and the field center of the objective lens 24 is further considered. By performing the above movement, the center of the depression formed at the set test position is made coincident with the center of the visual field of the objective lens 24, and a part of the depression is prevented from being out of the visual field. Thereby, the measurement of the diagonal length d of a hollow can be performed smoothly.

なお、試験片１００の表面に形成されたくぼみの大きさを計測するために、ターレット２０を回転させて対物レンズ２４を試験片１００の表面に対向配置するときには、ＸＹステージ１２は、試験位置が圧子２１の負荷軸の軸心と一致するように、座標系Ｘ２−Ｙ２における座標（Ｐ，Ｑ）から座標（Ｐ−ｉ＋ａ，Ｑ−ｊ＋ｂ）にすでに移動している状態である。したがって、このときの、対物レンズ２４の視野中心と試験位置に形成されたくぼみの中心とを一致させるためのＸＹステージ１２の移動量は、記憶部８１に記憶されている対物レンズ２４の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心との位置関係から求められる、両者のＸ方向およびＹ方向のズレ量分（Ｘ方向の距離｜ｍ｜、Ｙ方向の距離｜ｎ｜）となる。 In order to measure the size of the dent formed on the surface of the test piece 100, when the turret 20 is rotated and the objective lens 24 is disposed opposite to the surface of the test piece 100, the XY stage 12 is at the test position. In this state, it has already moved from the coordinates (P, Q) in the coordinate system X2-Y2 to the coordinates (P-i + a, Q-j + b) so as to coincide with the axis of the load axis of the indenter 21. Therefore, the amount of movement of the XY stage 12 for matching the center of the field of view of the objective lens 24 and the center of the recess formed at the test position at this time is the center of the field of view of the objective lens 24 stored in the storage unit 81. And the amount of misalignment between the X direction and the Y direction (the distance | m | in the X direction | the distance | n | in the Y direction) obtained from the positional relationship between the axis of the indenter 21 and the load shaft.

図９から図１２を参照して説明した、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２２の視野中心との位置関係、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２４の視野中心と位置関係、および、それらの位置関係とＸＹステージ１２の移動量との関係では、表示部５５に表示される画像上の各位置を、対物レンズ２２の視野中心を原点とした座標（座標系Ｘ１−Ｙ１）として取り扱っている。しかし、表示部５５に表示される画像上の座標平面の原点は、予備試験により取得された圧子２１の負荷軸の軸心の位置としてもよい。 The positional relationship between the axis of the load axis of the indenter 21 and the center of the visual field of the objective lens 22 and the positional relationship between the axis of the load axis of the indenter 21 and the visual center of the objective lens 24 described with reference to FIGS. , And the relationship between the positional relationship thereof and the amount of movement of the XY stage 12, each position on the image displayed on the display unit 55 is represented by coordinates (coordinate system X1-Y1) with the center of the visual field of the objective lens 22 as the origin. ). However, the origin of the coordinate plane on the image displayed on the display unit 55 may be the position of the axis of the load axis of the indenter 21 acquired by the preliminary test.

図１３は、圧子２１の負荷軸の軸心の位置を、表示部５５に表示される画像上の原点としたときの、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２２の視野中心との位置関係と、圧子２１の負荷軸の軸心と対物レンズ２４の視野中心の位置関係を示す説明図である。図１４は、ＸＹステージ１２の位置調整の概要を示す説明図である。図１３（ａ）は、対物レンズ２２を介して取得された試験片１００の画像上における圧子２１の負荷軸の軸心、対物レンズ２２の視野中心、対物レンズ２４の視野中心および設定された試験位置を各々示し、図１３（ｂ）は、試験片１０表面上の点の位置を表す座標系Ｘ３−Ｙ３における試験位置と、圧子２１の負荷軸の軸心と、対物レンズ２２の視野中心と、対物レンズ２２４の視野中心との位置関係を示している。 FIG. 13 shows the position of the axis of the load axis of the indenter 21 and the center of the visual field of the objective lens 22 when the position of the axis of the load axis of the indenter 21 is the origin on the image displayed on the display unit 55. It is explanatory drawing which shows the relationship and the positional relationship of the axial center of the load axis | shaft of the indenter 21, and the visual field center of the objective lens 24. FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram showing an outline of position adjustment of the XY stage 12. FIG. 13A shows the axis of the load axis of the indenter 21 on the image of the test piece 100 acquired through the objective lens 22, the field center of the objective lens 22, the field center of the objective lens 24, and the set test. Each position is shown, and FIG. 13B shows the test position in the coordinate system X3-Y3 representing the position of the point on the surface of the test piece 10, the axis of the load axis of the indenter 21, and the field center of the objective lens 22. The positional relationship with the visual field center of the objective lens 224 is shown.

図１３（ａ）に示すように、予備試験において形成されたくぼみの中心（圧子２１の負荷軸の軸心）を原点として、座標系Ｘ３−Ｙ３における対物レンズ２２の視野中心の座標（ｃ，ｅ）、対物レンズ２４の視野中心の座標（ｇ，ｋ）が、記憶部８１に記憶されているものとする。そして、表示部５５に表示される対物レンズ２２を介して取得された画像上の原点が圧子２１の負荷軸の軸心となっている状態で、図１３（ａ）に×印で示す試験位置（ｒ，ｓ）を設定すると、各座標成分の値が、すでに対物レンズ２２の視野中心と圧子２１の負荷軸の軸心とのズレ量分が考慮された、ＸＹステージ１２のＸ方向およびＹ方向の移動量となる。言い換えると、試験位置（ｒ，ｓ）は、図１３（ｂ）に示すように対物レンズ２２の視野中心を原点とする座標系Ｘ１−Ｙ１において設定された試験位置の座標に、Ｘ方向に距離｜ｃ｜、Ｙ方向に距離｜ｅ｜のズレ量を考慮した座標位置として算出できる。なお、座標系Ｘ３−Ｙ３における座標成分であるｃ、ｅ、ｇ、ｋ、ｒおよびｓは、圧子２１の負荷軸の軸心を基準とした正負の数であり、その絶対値は、図９（ａ）に示されたａ、ｂと同様に、表示部５５に表示される画像の１画素当たりのＸ方向およびＹ方向の長さおよび対物レンズの倍率から換算される、μｍ（マイクロメートル）などの長さの単位で表されるＸ方向またはＹ方向の距離である。 As shown in FIG. 13A, the coordinates (c, c) of the center of the field of view of the objective lens 22 in the coordinate system X3-Y3 with the center of the indentation formed in the preliminary test (the axis of the load axis of the indenter 21) as the origin. e) It is assumed that the coordinates (g, k) of the center of the visual field of the objective lens 24 are stored in the storage unit 81. Then, in a state where the origin on the image acquired via the objective lens 22 displayed on the display unit 55 is the axis of the load axis of the indenter 21, the test position indicated by the x mark in FIG. When (r, s) is set, the value of each coordinate component has already taken into account the amount of deviation between the center of the field of view of the objective lens 22 and the axis of the load axis of the indenter 21 and the X direction and Y of the XY stage 12. The amount of movement in the direction. In other words, the test position (r, s) is a distance in the X direction to the coordinates of the test position set in the coordinate system X1-Y1 with the center of the field of view of the objective lens 22 as the origin, as shown in FIG. | C | can be calculated as a coordinate position in consideration of the deviation amount of the distance | e | in the Y direction. The coordinate components c, e, g, k, r, and s in the coordinate system X3-Y3 are positive and negative numbers based on the axis of the load shaft of the indenter 21, and the absolute values thereof are shown in FIG. Similar to a and b shown in (a), μm (micrometer) converted from the length in the X and Y directions per pixel of the image displayed on the display unit 55 and the magnification of the objective lens. It is a distance in the X direction or the Y direction expressed in units of length.

このため、図１４に示すように、圧子２１を試験片１００の表面に押し込むときに、試験位置と圧子２１の負荷軸の軸心とを一致させるためには、ＸＹステージ１２を、試験位置を設定した時の座標系Ｘ２−Ｙ２における座標（Ｔ，Ｕ）から座標（Ｔ−ｒ，Ｕ−ｓ）に移動させるように、制御部８０によりモータ１３およびモータ１４の駆動を制御すればよい。 For this reason, as shown in FIG. 14, when the indenter 21 is pushed into the surface of the test piece 100, in order to make the test position coincide with the axis of the load shaft of the indenter 21, the XY stage 12 is set to the test position. The drive of the motor 13 and the motor 14 may be controlled by the control unit 80 so as to move from the coordinates (T, U) in the coordinate system X2-Y2 when set to the coordinates (Tr, Us).

さらに、圧子２１によりくぼみが形成された後に、くぼみの大きさを計測するため、対物レンズ２４を試験片１００の表面に対向配置するときには、試験位置に形成されたくぼみの中心と対物レンズ２４の視野中心とを一致させるために、ＸＹステージ１２を、圧子２１を試験片１００の表面に押し込んだときの座標系Ｘ２−Ｙ２における座標（Ｔ−ｒ，Ｕ−ｓ）から座標（Ｔ−ｒ＋ｇ，Ｕ−ｓ＋ｋ）に移動させるように、制御部８０によりモータ１３およびモータ１４の駆動を制御すればよい。 Further, when the objective lens 24 is disposed opposite to the surface of the test piece 100 in order to measure the size of the depression after the depression 21 is formed by the indenter 21, the center of the depression formed at the test position and the objective lens 24 are arranged. In order to match the center of the visual field, the XY stage 12 is moved from the coordinates (T−r, U−s) in the coordinate system X 2 −Y 2 when the indenter 21 is pushed into the surface of the test piece 100 to the coordinates (T−r + g, The drive of the motor 13 and the motor 14 may be controlled by the control unit 80 so as to move to (U−s + k).

なお、上述した図９から図１４を参照した説明では、発明の理解の便宜上、ＸＹステージ１２の座標（座標系Ｘ２−Ｙ２）と各対物レンズ２２、２４の視野である表示部５５に表示される画像上の座標（座標系Ｘ１−Ｙ１、座標系Ｘ３−Ｙ３）とを、個別の基点を有する絶対座標により表現しているが、ＸＹステージ１２の位置調整においては、絶対座標系による制御に限定されない。すなわち、この発明においては、予備試験によりくぼみを形成する圧子の負荷軸の軸心と各対物レンズの視野中心との位置関係を取得していることから、本試験におけるＸＹステージ１２の位置調整において相対座標系による制御を行うこともできる。 In the description with reference to FIGS. 9 to 14 described above, the coordinates of the XY stage 12 (coordinate system X2-Y2) and the display unit 55 which is the field of view of the objective lenses 22 and 24 are displayed for convenience of understanding the invention. The coordinates on the image (coordinate system X1-Y1, coordinate system X3-Y3) are expressed by absolute coordinates having individual base points. However, in the position adjustment of the XY stage 12, control by the absolute coordinate system is used. It is not limited. That is, in the present invention, the positional relationship between the axis of the load shaft of the indenter that forms the depression and the center of the field of view of each objective lens is acquired in the preliminary test, so in the position adjustment of the XY stage 12 in this test Control by a relative coordinate system can also be performed.

このように、この発明に係る硬さ試験機においては、くぼみを形成する圧子の負荷軸の軸心と各対物レンズの視野中心が、従来の心調整作業により完全に一致させることができていない場合でも、ＸＹステージ１２側で試験片１００の位置を微調整することから、ターレット２０に配設される圧子や対物レンズの数が増えるほど煩雑となる、圧子および対物レンズの位置調整に多くの時間を割く必要がなくなる。 As described above, in the hardness tester according to the present invention, the axis of the load shaft of the indenter that forms the indent and the center of the field of view of each objective lens cannot be completely matched by the conventional center adjustment operation. Even in this case, since the position of the test piece 100 is finely adjusted on the XY stage 12 side, the position of the indenter and the objective lens becomes complicated as the number of indenters and objective lenses arranged on the turret 20 increases. No need to spend time.

なお、上述した実施形態においては、圧子１９、２１、対物レンズ２２、２３、２４、２５を支持するとともに、圧子１９、２１、対物レンズ２２、２３、２４、２５のいずれかを試験片１００の表面に対向する位置に移動させる切替部材として、回転により圧子１９、２１、対物レンズ２２、２３、２４、２５の位置を切り替える円盤状のターレット２０を採用しているが、この発明は、このような態様に限定されるものではない。例えば、圧子および対物レンズを支持したラックをスライド移動することにより圧子１９、２１、対物レンズ２２、２３、２４、２５の位置を切り替える場合においても、この発明を適用することにより、試験位置に確実にくぼみの形成することが可能となり、硬さ試験を正確に実行することが可能となる。 In the above-described embodiment, the indenters 19 and 21 and the objective lenses 22, 23, 24, and 25 are supported, and any one of the indenters 19 and 21 and the objective lenses 22, 23, 24, and 25 is attached to the test piece 100. A disc-shaped turret 20 that switches the positions of the indenters 19 and 21 and the objective lenses 22, 23, 24, and 25 by rotation is adopted as a switching member that moves to a position facing the surface. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, even when the positions of the indenters 19 and 21 and the objective lenses 22, 23, 24, and 25 are switched by sliding a rack that supports the indenter and the objective lens, by applying the present invention, the test position can be reliably set. Indentations can be formed, and the hardness test can be performed accurately.

１１テーブル
１２ＸＹステージ
１３モータ
１４モータ
１５モータ
１６接眼レンズ
１７カメラ
１８表示部
１９圧子
２０ターレット
２１圧子
２２対物レンズ
２３対物レンズ
２４対物レンズ
２５対物レンズ
２６つまみ
２７軸筒
２８回転軸
２９ベアリング
３０モータ
３１軸
３２レバー
３３永久磁石
３４電磁コイル
３５押圧部
３６負荷伝達軸
３８ネジ
４１ＬＥＤ光源
４２光筒
４３ハーフミラー
４４ハーフミラー
５０コンピュータ
５３ラック
５４ピニオン
５５表示部
５６本体
５７キーボード
５８マウス
５９液晶表示部
６０変位検出器
６１板バネ
６２支持部材
６３支持部材
１００試験片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Table 12 XY stage 13 Motor 14 Motor 15 Motor 16 Eyepiece 17 Camera 18 Display part 19 Indenter 20 Turret 21 Indenter 22 Objective lens 23 Objective lens 24 Objective lens 25 Objective lens 26 Knob 27 Shaft cylinder 28 Rotating shaft 29 Bearing 30 Motor 31 Shaft 32 Lever 33 Permanent magnet 34 Electromagnetic coil 35 Press part 36 Load transmission shaft 38 Screw 41 LED light source 42 Optical tube 43 Half mirror 44 Half mirror 50 Computer 53 Rack 54 Pinion 55 Display part 56 Main body 57 Keyboard 58 Mouse 59 Liquid crystal display part 60 Displacement detector 61 Leaf spring 62 Support member 63 Support member 100 Test piece

Claims

An XY stage for positioning a test piece placed on the stage on an XY plane;
One or more indenters for forming indentations in the surface of the specimen;
A load mechanism for applying a test force to the indenter by pressing the indenter against the test piece at a test position;
One or more objective lenses for observing the surface of the specimen;
A switching member that supports the indenter and the objective lens and moves either the indenter or the objective lens to a position facing the surface of the test piece;
A display unit for displaying an image acquired through the objective lens;
In a hardness tester equipped with
The objective lens includes a low-magnification objective lens for confirming a test position set on the surface of the test piece, and a high-magnification objective lens for measuring the size of a recess formed on the surface of the test piece. Including
A storage unit for storing a positional relationship between the center of the depression formed by the indenter in the preliminary test and each of the field centers of the objective lens;
In order to press the indenter against the test position set on the surface of the test piece in the main test, the indenter is formed in the preliminary test stored in the storage unit when the indenter is arranged opposite to the surface of the test piece. Read the positional relationship between the center of the indentation and the center of the field of view of the low-magnification objective lens, and adjust the position of the XY stage so that the axis of the load shaft of the indenter coincides with the test position for executing the test , When the high-magnification objective lens is disposed opposite to the surface of the test piece for measurement of the depression, the center of the depression formed in the preliminary test and the center of the field of view of the high-magnification objective lens stored in the storage unit And adjust the position of the XY stage so that the center of the indentation formed in the main test and the field of view of the high-magnification objective lens coincide with each other. And a control unit that,
A hardness tester characterized by comprising:

In the hardness tester according to claim 1 ,
The indenter is a hardness tester including a first indenter for measuring Vickers hardness and a second indenter for measuring Knoop hardness.

In the hardness tester according to claim 1 or 2 ,
The switching member is a turret hardness tester.